解析基于DSP設(shè)計(jì)變頻電源數(shù)字控制系統(tǒng)程序

圖4為電壓、電流雙閉環(huán)數(shù)寧控制流程圖。在實(shí)際應(yīng)用中，考慮到一些具體情況，還需對電壓調(diào)節(jié)器的數(shù)字PI調(diào)節(jié)及電流調(diào)節(jié)器的數(shù)字P調(diào)節(jié)加以一定的限制，針對不同的情況采取最佳控制方法。故在圖4中(1)、(1’)、(2)、(3)、(3’)處采用了一些改進(jìn)算法及策略，下面分別加以簡單介紹。

在圖4中(1)和(1’)處設(shè)置了死區(qū)，岡為在輸出變化較小時，通過計(jì)算得到的PWM控制寄存器的值可能也會有小幅度的振動，這樣會使系統(tǒng)不穩(wěn)定。若設(shè)置適當(dāng)?shù)乃绤^(qū)范圍，則可以消除由此引起的振蕩，又不會太大影響輸出精度。根據(jù)實(shí)際情況分別設(shè)定最小輸入偏差量e1(e1’)，即當(dāng)|ev(k)|e1(|ei(k)|e1’時，控制最保持不變，跳過PI運(yùn)算或P運(yùn)算；圖4中(3)和(3’)處對相應(yīng)的輸出值進(jìn)行了限幅，這是由于當(dāng)PI調(diào)節(jié)器或P調(diào)節(jié)器中輸出值很大時，不僅容易造成控制規(guī)律錯誤，而且可能引起系統(tǒng)損壞，輸出限幅可以避免上述情形的發(fā)生：PI調(diào)節(jié)引入積分環(huán)節(jié)的目的是為了消除靜差，提高精度，但當(dāng)被控量與設(shè)定值的偏差較大時會造成PI運(yùn)算的積分積累，引起系統(tǒng)較大的超調(diào)，穩(wěn)定性減弱。故在圖4中(2)處對PI控制積分分離，設(shè)置偏差閾值e0，當(dāng)|ev(k)|>e0，取消積分作用，用P控制，當(dāng)|ev(k)|≤e0，引入積分作用，這樣既保持了積分作用，又減小超調(diào)量。使系統(tǒng)的控制性能有很大改善。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)上述基本編程思路，編制了一個凋制比N可任意改變的通用SPWM產(chǎn)生軟件，只要通過按鍵輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)，就可以根據(jù)負(fù)載的需要產(chǎn)生任意輸出頻率和電壓幅值的SPWM波。研制了一臺容量為5000VA的變頻器樣機(jī)，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，輸出電壓波形光滑，波形失真度低，輸出電壓的THD≤2％。圖5中，通過實(shí)時改變給定頻率以調(diào)節(jié)輸出電壓頻率，頻率由低逐漸增高，圖6中，通過實(shí)時改變給定電壓幅值以調(diào)節(jié)輸出電壓，電壓由低逐漸增高。從頻率、電壓的動態(tài)過程可以看出系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時變頻和變壓。

5 結(jié)語

數(shù)字信號處理器（DSP）做某些模擬工作比模擬電路要出色，因此得以生存。在某些情況下，由于成本或復(fù)雜性的原因，任務(wù)甚至不能考慮用模擬電路，DSP仍然是一種可行的選擇，在很多情況下可以輕松地完成那些任務(wù)。這是因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/DSP">DSP進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算既好又快，如加法和乘法。聰明的數(shù)學(xué)家和工程師利用了這一實(shí)際，通過創(chuàng)造算法來解決主要采用兩種數(shù)、運(yùn)算的復(fù)雜的信號處理任務(wù)。本文以DSP作為主控芯片，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了SPWM變頻電源數(shù)字化控制，該方式控制靈活、調(diào)試方便、可靠性高。在使用雙閉環(huán)控制策略的變頻電源中，應(yīng)用適合于DSP特點(diǎn)的一些算法，編程產(chǎn)生了可以變頻變壓的SPWM波信號，設(shè)計(jì)的方法是可行的。數(shù)字化使得系統(tǒng)具有很強(qiáng)的可編程性，這樣系統(tǒng)更易于更新和升級，并獲得了比較好的實(shí)驗(yàn)效果。為了更好地理解各種DSP芯片的可用選項(xiàng)以及器件各部分是如何配合作為一個整體，分析當(dāng)今市場上幾種有代表性的DSP是有幫助的。我們將仔細(xì)研究單核、單核加微控制器以及多核DSP芯片的例子。